Кафедра электротехники и электрических машин Лекция № 3 по дисциплине «Надежность электрооборудования предприятий и учреждений»

для студентов направления подготовки:

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Тема № 3. Сохраняемость и долговечность технических объектов.

Краснодар 2015 г.

Цели: 1. Формирование следующих компетенций:

1. ПК-7. Готовность обеспечивать требуемые режимы и заданные параметры технологического процесса по заданной методике.

2. ПКД-2. Способность проводить экспериментальные исследования в профессиональной области и обрабатывать результаты экспериментов.

2. Формирование уровня обученности:

должны знать основы методов обеспечения требуемых режимов и заданных параметров технологического процесса по заданной методике.

Материальное обеспечение:

Проектор, ПК.

Учебные вопросы

Вводная часть.

Основная часть:

1. Показатели сохраняемости.

2. Показатели долговечности.

Заключение.

Литература

1. Шишмарев, В.Ю. Надежность технических систем [Текст]: учеб. для вузов / В.Ю. Шишмарев. – М.: Академия, 2010. – 304 с. 2. Александровская, Л.Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. – М.: Логос, 2013. – 208 с.

Сохраняемость и долговечность технических объектов

1. Показатели сохраняемости

По ГОСТ 27.002-89 сохраняемость — свойство объекта обес­печивать работоспособное состояние в течение срока хранения и после его завершения и (или) транспортирования.

В отличие от безотказности, при рассмотрении которой учи­тываются только те периоды времени, когда объект находится в эксплуатации, т.е. используется по назначению, при изучении со­храняемости рассматриваются периоды времени, в течение кото­рых объект не используется. Например, для ЭПС это отстой по неравномерности движения, отстой в резерве управления желез­ной дороги или в запасе ОАО «РЖД», транспортирование в хо­лодном состоянии к месту проведения ремонта (в другое депо или на ремонтный завод) или транспортирование в депо припис­ки после изготовления или ремонта на заводе или в другом депо.

Находясь в состоянии вынужденного перерыва в работе, локо­мотив должен обладать способностью немедленно вновь вклю­читься в работу, если только в этом возникает необходимость. Если же, находясь в нерабочем состоянии, локомотив претерпева­ет такие изменения контролируемых параметров, которые не по­зволяют ему немедленно включиться в работу, или после включе­ния в нее локомотив быстро отказывает, то его сохраняемость не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Например, на электровозе BJ160 в качестве преобразователей переменного тока применялись ртутные выпрямители — игнитро­ны, у которых в качестве катода использовалась ртуть, а в каче­стве анода — графит. При подаче на катод отрицательного, а на анод — положительного потенциала, ртуть, обладающая низким потенциальным барьером, эмитировала свободные электроны, которые двигались к аноду, проводя электрический ток. Во вто­ром полупериоде, когда на катод подавался положительный по­тенциал, а на анод — отрицательный, графит, обладающий высо­ким потенциальным барьером, не излучал свободных электронов, ток через игнитрон не проходил. В процессе работы игнитрон нагревался, ртуть с катода испарялась и заполняла внутреннее пространство игнитрона. При выключении электровоза из рабо­ты, например при постановке его в отстой по неравномерности движения, игнитроны охлаждались и ртуть конденсировалась на внутренних поверхностях игнитрона, в том числе и на аноде, про­исходило его «зартучивание». Если такой электровоз вновь вклю­чался в работу, то ртуть, находящаяся на аноде, тоже эмитирова­ла свободные электроны в «непроводящем» полупериоде, игнит­рон терял запирающие свойства, происходило его «обратное за­жигание», которое было одним из наиболее опасных отказов элек­тровоза BJT60, так как при этом возникало короткое замыкание вторичной обмотки силового трансформатора. Для предупрежде­ния «обратного зажигания» игнитроны перед постановкой элект­ровоза в отстой «расхолаживались», по их рубашкам насосами прогонялась охлаждающая жидкость, которая поддерживала тем­пературу стенок игнитрона ниже температуры анода, чтобы пары ртути конденсировались на стенках и не происходило «зартучи­вание» анода. Эта процедура продолжалась в течение 1,5—2 ч. Перед выдачей электровоза под поезд производился «разогрев» игнитронов, через них в режиме короткого замыкания на 1-й и 2-й позиции контроллера (при низком напряжении) пропускали элек­трический ток величиной около 500 А, который разогревал анод, испаряя с него попавшую туда ртуть. Прогревание игнитронов длилось 0,5—1 ч. Таким образом, из-за плохой сохраняемости иг­нитронов электровоз BJI60 терял оперативную готовность, требо­вал как до, так и после работы проведения специальных мероп­риятий по поддержанию его работоспособного состояния. Про­блема «обратных зажиганий» была решена только после замены игнитронов полупроводниковыми кремниевыми выпрямителями.

Из рассмотренного примера ясно, что сохраняемость являет­ся одним из важнейших свойств любого технического объекта, определяющих его надежность.

Количественной мерой этого свойства является срок сохраняе­мости, т.е. календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняется его работоспособное состояние, иными словами, сохраняются в ус­тановленных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

Срок сохраняемости, как и другие временные характеристи­ки надежности, является случайной величиной, наиболее полной характеристикой которой служит закон ее распределения.

Однако срок сохраняемости обладает той особенностью, что в ре­альных условиях установить закон его распределения практически невозможно, так как неизвестны моменты возникновения отказов тех­нических объектов, находящихся в режиме хранения и (или) транс­портирования. Для того чтобы зафиксировать эти моменты, необхо­димо в период хранения объекта непрерывно контролировать все па­раметры, характеризующие его работоспособность. Осуществить это практически невозможно, так как многие параметры могут быть из­мерены только во время работы технического объекта.

Поэтому единственным показателем сохраняемости техничес­кого объекта, имеющим практическое значение, является гамма­процентный (γ %-ный) срок сохраняемости, достигаемый объек­том с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.

Например, на хранение положили 1000 электрических лампо­чек. Спустя 500 ч проверили их состояние, при этом 100 ламп оказались неработоспособными. Моменты возникновения отка­зов этих ламп неизвестны, т.е. отказ любой лампы мог произой­ти как в первые, так и в последние часы хранения, а также в момент их включения под напряжение.

Обозначим:

N — число объектов, находящихся на хранении;

n(t_c) — число объектов, сохранивших работоспособное состо­яние в течение срока хранения t_c.

Оценка вероятности сохранения работоспособного состояния в течение срока хранения t_c равна

В рассмотренном примере N= 1000, n(t)=900, t_c=500 ч:

Таким образом, 500 ч это 90 %-ный срок сохраняемости, или t_c90%=500 ч.